低压电源DCDC设计-核辐射监测方法与仪器(共15页)

1、成都理工大学核辐射监测方法与仪器实验（报告）DC/DC电源设计Design of DC/DC power supply2011 级 核技术与自动化工程学院 专 业 辐射(fsh)防护与环境工程 学 号 201106080112 学生(xu sheng)姓名 袁子程 指导(zhdo)教师 王广西 完成日期 2015 年 01月 06日前言(qin yn)本设计(shj)是源于大二电子课程设计的实习内容，当时对电路的设计认识有限，缺乏了许多开发(kif)设计上的思路。这篇报告也是为了弥补当时的知识欠缺，不能一味的做焊接调试工作，应当尝试做一些设计工作，用理论武装实践。DC/DC低压(dy)直流稳压

2、电源设计设计任务(rn wu)及目的实习(shx)目的学习设计DC/DC低压直流稳压电源，并且达到要求的性能指标。具体设计指标为:直流输入+12v，直流输出为（降压，升压，极性反转）+5v/-12v/+24v。并有良好的稳压系数，电压调整率，负载调整率，纹波系数，纹波电压抑制比，响应时间，效率，内阻。2电源种类线性电源先将交流电经过变压器降低电压幅值，再经过滤波整流电路整流后，得到脉冲直流电压，后经调整管调节得到稳定的电压。优点(yudin)：电源(dinyun)稳定度高；输出纹波电压小；瞬态响应速度较快；线路结构简单；无开关(kigun)噪声；成本低。缺点：内部功耗大，转换效率低（30%40

3、%）；滤波效率低，因此必须具有较大的输入和输出滤波电容；输出电压不能高于输入电压。开关电源利用控制电路控制开关管导通和关断的时间比率（D占空比），维持稳定输出电压的一种电源。优点：内部功率损耗小，转换效率高（80%以上）；滤波效率大为提高，滤波电容的容量和体积大为减小；稳压范围宽，线性调整率高，可以实现升压。缺点：开关电源存在着较为严重的开关噪声和干扰；电路结构复杂，不便于维修；成本高，可靠性低。发展方向：高频、高可靠、低耗、低噪声、抗干扰和模块化。电源(dinyun)变化基本原理DC/DC电源的工作原理（升压，降压(jin y)，极性反转）升压(shn y)升压式DC/DC变换器主要用于输出

4、(shch)电流较小的场合，只要获得312V工作电压，工作电流可达几十毫安至几百毫安，其转换效率可达70%-80%。升压式DC/DC变换器的基本(jbn)工作原理如图所示。电路中的VT为开关管，当脉冲振荡器对双稳态电路置位(即Q端为1)时，VT导通，电感VT中流过电流并储存能量，直到电感电流在RS上的压降等于比较器设定的闽值电压时，双稳态电路复位，即Q端为0。此时VT截止，电感LT中储存的能量通过一极管VD1供给负载，同时对C进行充电。当负载电压要跌落时，电容C放电，这时输出端可获得高于输大端的稳定电压。输出的电压由分压器R1和R2分压后输入误差放大器，并与基准电压一起去控制脉冲宽度(kund

5、)，由此而获得所需要的电压，即V0=VR*(R1/R2+1)式中:VR基准电压。降压式DC/DC变换器的输出电流较大，多为数百毫安至几安，因此适用于输出电流较大的场合。降压式DC/DC变换器基本工作原理电路如图所示。VT1为开关管，当VT1导通时，输入电压Vi通过电感L1向负载RL供电，与此同时也向电容C2充电。在这个过程中，电容C2及电感L1中储存能量。当VT1截止时，由储存在电感L1中的能量继续向RL供电，当输出电压要下降时，电容C2中的能量也向RL放电，维持输出电压不变。二极管VD1为续流二极管，以便构成电路回路。输出的电压Vo经R1和R2组成的分压器分压，把输出电压的信号反馈至控制电路

6、，由控制电路来控制开关管的导通及截止时间，使输出电压保持不变。DC/DC 升压有三种基本(jbn)工作方式：一种是电感电流(dinli)处于连续工作模式，即电感上电流一直有电流；一种是电感电流(dinli)处于断续工作模式，即在开关截止末期电感上电流发生断流；还有一种是电感电流处于临界连续模式，即在开关截止期间电感电流刚好变为“0”时，开关又导通给电感储能。降压降压电路是BUCK电路，开关S闭合的时候，VD二极管承受负压关断，电感充电，电流正向流动，电流值呈现指数上升趋势。开关S断开的时候，VD二极管起续流作用，电感开始放电，电流逐渐下降，通过负载和二极管回到电感另外一端，短暂供电。这样电压就

7、能降低。实际使用的时候，S开关是通过MOSFET或者IGBT实现的，输出电压等于输入电压乘以PWM波的占空比。极性反转(fn zhun)评价(pngji)电源好坏的性能指标1.稳压(wn y)系数K=U/Ui;S=(Uo/Uo)/( Ui/Ui)2.负载调整率：在额定输入电压下，负载电流从零变到满载电流时，输出电压最大的相对变化量3.内阻：r=|Uo/Io|4.纹波电压抑制比（PSRR）:Uiw/Uow5.响应时间：负载改变开始到电源输出电压稳定需要的时间6.纹波：输出电压(diny)的纹波包括噪声的绝对值大小（峰峰值）7效率(xio l)：n=Pi/Po方案设计整体(zhngt)方案设计电源

8、主流芯片Maxim公司：MAX884系列、MAX1749X系列等。TI公司：LM317/LM117、UC384X系列等。PI 公司：TOP系列、LNK系列等。ADI公司：MC34063、ADP12X系列、ADM118X系列等本设计中用到了LM317和MC34063,其中LM317是线性电源芯片；MC34063是开关电源芯片。还会用到二极管IN4001和IN5819、IN5821。LM317基本特性：1、输出在1.25V到37V之间可调2、输出电流最大超过1.5A3、不随温度变化的内部短路电流限制4、内部过热保护5、通常(tngchng)3VVin-Vout37V6、封装形式(xngsh)包括D

9、CY(SOT-223)、KTE、KC(TO-220AB)实际(shj)用法MC34063基本特性：1、可以在3V到30V输入电压下正常工作2、输出开关电流可达1.5A（开关管内置）3、工作频率在100Hz到100KHz之间4、较低的静态电流1.6mA5、内置短路电流限制6、可实现升压和降压电源变换器MC34063内部结构1脚：开关(kigun)管Q1集电极引出(yn ch)端；2脚：开关(kigun)管Q1发射极引出端；3脚：定时电容CT接线端；4脚：电源地； 5脚：电压比较器反相输入端，同时也是输出电压取样端；6脚：电源端； 7脚：负载峰值电流（Ipk）取样端；8脚：驱动管Q2集电极引出端。

10、 结构(jigu)框图具体(jt)电路设计MC34063升压变换(binhun)电路MC34063反转(fn zhun)变换电路MC34063降压(jin y)变换电路输出电压：Vout =1.25*(1+RB /RA )调试(dio sh)预期(yq)LM317线性部分(b fen)调试焊接LM317电路部分，达到输入+12v输出可调至1.25v，以便供电给MC34063芯片供电（+5v）。升压部分焊接，绕线，确定跳线、电容极性、二极管方向，调试输出电压。调节电位器，将输出电压升高(shn o)至+20v以上并稳定。降压(jin y)部分焊接，绕线，确定跳线、电容极性、二极管方向，调试(di

11、o sh)输出电压。调节电位器，将输出电压降低至+5v以下并稳定。极性反转部分焊接，绕线，确定跳线、电容极性、二极管方向，调试输出电压。调节电位器，将输出电压降低至-12v以下并稳定。调试可能出现的问题:芯片在焊接时高温击穿，导致久久无法调试出数据电路不带负载时输出电压可调，电路带负载时，输出电压不可调跳线部分在切换电路时容易出现焊死，需要耐心拨开。性能指标测试稳压系数K=U/Ui;S=(Uo/Uo)/( Ui/Ui)计算测量约为2%负载调整率：在额定输入电压下，负载电流从零变到满载电流时，输出电压最大的相对变化量内阻(ni z)：r=|Uo/Io|纹波电压(diny)抑制比（PSRR）:Uiw/Uow响应时间：负载改变开始到电源输出电压稳定(wndng)需要的时间纹波：输出电压的纹波包括噪声的绝对值大小（峰峰值）7效率：n=Pi/Po测定为80%左右参考文献1 全国大学生电子设计竞赛委员会。第五届全国大学生电子设计竞赛获奖作品选编（2001）。北京：北京理工大学出版社。2003年2 谢嘉奎，宣月清，冯军。电子线路（线性部分）。北京：高等教育出版社，1999年3 开关电源的原理与设计作者